寒区抽水蓄能电站工程沥青混凝土心墙施工技术

马智法 解永泽 杜全胜 谭 春

(1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130061； 2.吉林敦化抽水蓄能有限公司，吉林 敦化 133700;3.吉林省达兴工程检测有限公司，吉林 长春 130031)

1 概述

敦化抽水蓄能电站上、下库均采用沥青混凝土心墙作为防渗结构，沥青混凝土心墙与基座连接处密实性和结合强度关乎整个工程安全稳定运行。同时受基座处有止水铜片和基座型式的影响，该处沥青混凝土往往较难密实，本项目引入振碾工艺解决该项技术难题。由于敦化抽水蓄能电站地处高寒地区，为了加快施工进度有必要开展低温施工技术研究。综上本文主要针对沥青混凝土心墙基座处施工和低温施工开展专项研究，解决具体工程实践问题。

2 沥青混凝土心墙与基座连接处施工技术

2.1 施工工艺原理

目前，对于沥青混凝土心墙与基座连接处的施工方法，其机理可作如下的概述：浇筑式沥青混凝土施工方法要求沥青混合料沥青含量较高，在高温时粘性较小流态表现较强，因此无需外力靠自身流动即可密实；碾压式沥青混凝土的沥青含量较低，其高温降至适当温度的过程中，沥青混合料的粘性可塑状态维持较长，施工时采用外力挤压沥青混合料，使内部空气在机械力的作用下排除，达到密实的效果；近年来发明的振捣式沥青混凝土施工方法沥青含量介于碾压式和浇筑式之间，入仓后温度降低过程中较长时间沥青混合料呈现的粘性半流态，此时靠自流可以排除部分内部空气，但无法达到工程要求的密实程度，因此可通过刀式振捣器插入沥青混合料内部进行振捣迫使内部空气上浮排除形成密实体。

本文开创了一种新的施工方法，该施工方法的设计依据主要是充分利用沥青混凝土的自身粘弹特性和温度敏感特性，即：高温时具有可塑性和较好的施工和易性，适宜振捣施工，通过刀式振捣器插入沥青混合料内部振捣迫使内部空气上浮排除形成密实体，且振捣时沥青混合料自有的粘弹性不会使其产生离析分散；随着温度的降低，沥青混凝土和易性降低、粘弹性增强，此时最佳的密实方式应为外力碾压，因此发明了先振后碾的施工工艺。该施工方法充分发挥了振捣式施工所具有的高温快速密实特点，同时兼顾了碾压式施工所具有的大规模、机械化程度高的优点。在不增加施工工序的前提下(振捣器附在摊铺机后随摊铺机行进)减少了碾压施工遍数，缩短了施工时间，保证了沥青混凝土的匀质性和密实性。

2.2 施工技术

振捣设备定型是振捣式沥青混凝土推广的技术关键，其中有两个关键技术环节：

1)振捣器参数选择，关键为合理确定刀片间距；

2)振捣器行进，关键为振捣设备行进、与摊铺设备有机结合。

为了确定刀式振捣器刀片间距离，进行了小型试验研究，具体方法为在室内制作小型试验段，其尺寸为50 cm×50 cm。试验时首先将试验段浇筑沥青含量为8%的沥青混合料，四周用模板固定，而后边振捣边插入单刀片振捣器，插入位置为距一侧模板20 cm，据另外一侧30 cm，振捣60 s后，取出振捣器，而后覆盖保温措施。试验得出下述结论：

1)刀片与模板间距20 cm内沥青混凝土密度明显小于间距为30 cm孔隙率；

2)刀片的振捣力有效区间应为15 cm。

根据上述试验结果，确定沥青混凝土刀式振捣器间距为15 cm，同时结合现有国内沥青混合料摊铺机械设备、沥青混凝土和易性结果，确定振捣器形式，设计了尾部携带，可调摊铺高度连接结构，使施工实现自动化，具体如图1所示。

2.3 施工试验

碾压式沥青混凝土心墙与基座混凝土的连接部位，一般工程中，为了增大结合处渗径，沥青混凝土心墙多采用止水铜片，但由于止水铜片位于碾压式沥青混凝土心墙底部中轴线，这将极大的增加了碾压施工的难度。本文根据工程经验，结合中水东北勘测设计研究有限责任公司自主发明的振捣式沥青混凝土专利技术，确定本次施工试验具体方案为：

1)从配合比角度，为了使沥青混合料易于与止水铜片粘结牢固，在现行施工规范允许范围内适当增加沥青含量；

2)在碾压工艺前，利用振捣器在止水铜片两侧进行振捣，可使止水铜片两侧沥青混凝土在碾压施工前完成密实，让其有稳固的支撑。因此，在后续的碾压施工过程中，可保持止水铜片在心墙中轴线上。本次试验数据统计及芯样形态分析结果如表1所示，从表1中试验结果可以看出各试验参数施工所得孔隙率均符合设计要求，孔隙率随碾压遍数增加而减小趋势明显，与未加入振捣工艺的芯样比较加入振捣工艺的芯样孔隙率明显较低，止水铜片均无偏离中轴线现象出现。

表1 关键部位施工试验分析表

3 低温施工技术研究及保温措施

3.1 常温施工试验

常温沥青混凝土试验场选择在工程下水库沥青混凝土拌合站附近，完成基础准备工作后，按以下工序进行试验段施工，人工铺筑作业工艺：施工准备→测量放线→立模→过渡料摊铺→过渡层的初碾→沥青混合料的摊铺→拆模→沥青混合料和过渡层材料的同步碾压→终碾。机械铺筑作业工艺：施工准备→层面清理→测量放线→固定定位线→摊铺机进行摊铺→过渡层的初碾→沥青混合料和过渡层材料的同步碾压→终碾。

综合图2,图3中试验结果，确定碾压参数为静2+动8+静2为最佳碾压遍数，控制碾压温度为130 ℃～150 ℃。

3.2 低温施工试验

低温试验选择在温度较低区域进行，试验施工过程中采取的低温施工保温措施如下：

1)摊铺设备、运输设备进行保温处理；

2)适当提高沥青混合料出仓温度，建议控制在150 ℃以上；

3)碾压设备建议提前预热；

4)碾压过程可采用盖帆布碾压，碾压结束后应将帆布撤掉，利于心墙内部气泡排除；

5)碾压后心墙覆盖保温装置，具体如图4所示。

本次试验主要试验内容是不同碾压参数、盖布与不盖布的碾压试验，具体试验结果详见表2。

表2 低温碾压施工结果表

从上述结果可知，在良好的低温保护措施下，对于沥青混凝土心墙工程进行低温施工是可行的，施工时亦采用盖布碾压，碾压参数为：中型振动碾静碾2遍+动碾8遍+小型振动碾动碾2遍、静碾2遍。

4 结语

本文针对严寒地区抽水蓄能电站的运行及施工环境特殊，阐述了沥青混凝土心墙与混凝土基座连接处施工和沥青混凝土低温施工防护措施，提出沥青混凝土振碾压施工工艺技术和沥青混凝土低温施工控制工艺参数，通过试验施工论证了其可行性和合理性。本文所述技术已经通过敦化抽水蓄能电站和旁多水利枢纽工程的实践，施工后沥青混凝土心墙检测结果满足设计技术要求，应用效果较好。本文所述各项成果也可以作为以后类似工程的参考经验。

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